工程机械智能配重平衡系统以及装有该系统的挖掘机.pdf

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械智能配重平衡系统以及装有该系统的挖掘机，该配重平衡系统包括机壳以及机壳内的平衡块、纵向导轨和驱动装置，平衡块通过驱动装置可在纵向导轨上上下滑动，挖掘机包括底盘和安装在底盘上的机身，机身一端活动安装有动臂，机身与动臂之间设置有动臂油缸，动臂顶部活动安装有斗杆，动臂与斗杆之间设置有斗杆油缸，斗杆顶部活动安装有铲斗，斗杆与铲斗之间设置有铲斗油缸，机身的另一端设置有工程机械智能配重平衡系统。本发明可以在整机即将失稳的状态下，通过配重平衡系统内部的马达驱动配重块使之产生向上的加速度，从而使整机产生向下的作用力达到需要的稳定力要求，降低整机的重量及能耗。

1.一种工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：包括机壳(91)以及机
壳(91)内的平衡块(92)、纵向导轨(93)和驱动装置(94)，所述的平衡块
(92)通过驱动装置(94)可在纵向导轨(93)上上下滑动。
2.如权利要求1所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
纵向导轨(93)至少有两个，固定在机壳(91)内，且分别安装在平衡块(92)
的两端。
3.如权利要求1所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
驱动装置(94)至少有两个，分别安装在平衡块(92)的两端。
4.如权利要求1所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
平衡块(92)为三块，则纵向导轨(93)和驱动装置(94)为6个，每块平衡
块(92)的两端安装有相应的纵向导轨(93)和驱动装置(94)。
5.如权利要求4所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
平衡块(92)从上至下间隔设置。
6.如权利要求4所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
平衡块(92)重量、面积由上至下依次递增。
7.如权利要求4所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
每个平衡块(92)的中心在同一直线上。
8.如权利要求1所述的工程机械智能配重平衡系统，其特征在于：所述的
驱动装置(94)为伺服液压马达。
9.一种安装有如权利要求1-8任一项所述的工程机械智能配重平衡系统的
挖掘机，包括底盘(1)和安装在底盘(1)上的机身(2)，所述机身(2)一端
活动安装有动臂(3)，所述机身(2)与动臂(3)之间设置有动臂油缸(4)，
所述动臂(3)顶部活动安装有斗杆(5)，所述动臂(3)与斗杆(5)之间设置
有斗杆油缸(6)，所述斗杆(5)顶部活动安装有铲斗(7)，斗杆(5)与铲斗
(7)之间设置有铲斗油缸(8)，其特征在于：所述机身(2)的另一端设置有
工程机械智能配重平衡系统。
10.如权利要求9所述的挖掘机，其特征在于：所述的挖掘机还安装有平
衡感应器，所述的平衡感应器和驱动装置(94)信号连接。

工程机械智能配重平衡系统以及装有该系统的挖掘机

技术领域

本发明涉及工程机械技术领域，尤其涉及一种工程机械智能配重平衡系统
以及装有该系统的挖掘机。

背景技术

挖掘机是一种重要的的工程机械，其应用非常广泛。普通的挖掘机在正常
工况下，20秒内就能完成一个工作循环，每个工作循环内动臂、斗杆、铲斗都
有一次下降，为了保持平衡，挖掘机上必须安装配重。

目前工程机械在设计整机配重时，一般的方法是选取产品在最危险工况时，
计算在此工况下，机器保持平衡、不倾翻所需的配重重量。在该计算中，由于
配重重心位置是恒定的(即配重的作用力臂保持恒定)，因此配重的重量被设计
的很大，在机器的大部分作业状态下，该配重重量是多余的，造成整机重量过
重，产品能耗过高，具体介绍如下：

工程机械(以挖掘机为例)在图1和图2两种工况下，由于铲斗位置不同，
造成整机倾翻力矩不一致，为维持整机平衡、不倾翻，需要的配重质量M₁>M₂，
在传统的机型设计中，会将配重的质量设计为M₁，该配重重量在大多数工况下，
是显重的，造成整机不必要的质量加大，油耗升高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决现有技术中因配重块配置不合理导
致能耗加大的技术问题，本发明提供一种工程机械智能配重平衡系。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种工程机械智能配重平衡
系统，包括机壳以及机壳内的平衡块、纵向导轨和驱动装置，所述的平衡块通
过驱动装置可在纵向导轨上上下滑动。本发明可以实现初始设计的整机配重重
量小于M₁，在整机即将失稳的状态下，通过配重平衡系统内部的马达驱动配重
块使之产生向上的加速度，从而使整机产生向下的作用力达到需要的稳定力要
求。

为了使得配重块上下过程中平稳，所述的纵向导轨至少有两个，固定在机
壳内，且分别安装在平衡块的两端。

为了使得配重块上下过程中平稳，进一步，具体地，所述的驱动装置至少
有两个，分别安装在平衡块的两端。

为了便于调节，所述的平衡块为三块，则纵向导轨和驱动装置为6个，每
块平衡块的两端安装有相应的纵向导轨和驱动装置。

为了使得配重块直接有上升或下降的高度，所述的平衡块从上至下间隔设
置。

根据系统需要以及结构的稳定，所述的平衡块重量、面积由上至下依次递
增。

为了使得结构合理，所述的每个平衡块的中心在同一直线上。

进一步，具体地，所述的驱动装置为伺服液压马达。

一种安装有上述所述的工程机械智能配重平衡系统的挖掘机，包括底盘和
安装在底盘上的机身，所述机身一端活动安装有动臂，所述机身与动臂之间设
置有动臂油缸，所述动臂顶部活动安装有斗杆，所述动臂与斗杆之间设置有斗
杆油缸，所述斗杆顶部活动安装有铲斗，斗杆与铲斗之间设置有铲斗油缸，所
述机身的另一端设置有工程机械智能配重平衡系统。

为了能够及时了解挖掘机整个机器的平衡状态，所述的挖掘机还安装有平
衡感应器，所述的平衡感应器和驱动装置信号连接。

本发明的有益效果是，本发明的工程机械智能配重平衡系统以及装有该系
统的挖掘机，当整机即将失稳时，液压马达驱动平衡块向上加速运动，使机器
获得向下的附加平衡力，进而使机器获得平衡。本发明可以保证配重平衡系统
机壳外形恒定以及配重作用力臂几乎不发生变化的情况下，大幅减轻配重块的
设计质量，从而降低整机的重量及能耗。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是现有技术中重量为M₁的挖掘机工况示意图。

图2是现有技术中重量为M₂的挖掘机工况示意图。

图3是本发明的结构示意图。

图4是图3的俯视图。

图5是本发明安装有工程机械智能配重平衡系统的挖掘机的结构示意图。

图中：1、底盘，2、机身，3、动臂，4、动臂油缸，5、斗杆，6、斗杆油
缸，7、铲斗，8、铲斗油缸，91、机壳，92、平衡块，93、纵向导轨，94、驱
动装置，9、工程机械智能配重平衡系统。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，
仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图3所示，是本发明的实施例，一种工程机械智能配重平衡系统包括机
壳91以及机壳91内的平衡块92、纵向导轨93和驱动装置94，所述的平衡块
92通过驱动装置94可在纵向导轨93上上下滑动。

所述的平衡块92为三块，每块平衡块92的两端分别设置有纵向导轨93和
驱动装置94，则纵向导轨93和驱动装置94为6个，平衡块92从上至下间隔设
置，所述的平衡块92重量、面积由上至下依次递增。每个平衡块92的中心在
同一直线上。也可根据需要增加平衡块92的个数，相应的设置纵向导轨93和
驱动装置94。本实施例的驱动装置94为伺服液压马达，也可选择其他的驱动装
置。

一种安装如上所述的工程机械智能配重平衡系统的挖掘机，包括底盘1和
安装在底盘1上的机身2，所述机身2一端活动安装有动臂3，所述机身2与动
臂3之间设置有动臂油缸4，所述动臂3顶部活动安装有斗杆5，所述动臂3与
斗杆5之间设置有斗杆油缸6，所述斗杆5顶部活动安装有铲斗7，斗杆5与铲
斗7之间设置有铲斗油缸8，所述机身2的另一端设置有如上所述的工程机械智
能配重平衡系统，挖掘机还安装有平衡感应器，平衡感应器和伺服液压马达94
信号连接。

本发明在配重平衡系统机壳91的内部安装多块可上下滑动的平衡块92，
该平衡块92的运动由伺服液压马达驱动。整机上装有平衡感应器，当整机在工
作过程中，平衡感应器感知机器即将失稳时，伺服液压马达驱动平衡块92向上
加速运动，使配重平衡系统获得向下的附加平衡力，进而使挖掘机获得平衡。
本发明可以实现初始设计的整机配重重量小于M₁，可根据整机实际需要的平衡力
矩，调节配重平衡系统的作用力，从而使整机重新获得平衡，同时能大幅降低
整机设计重量，节省油耗，提高效率。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作
人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围
来确定其技术性范围。